JP2005016787A - コージェネレーション・システム - Google Patents
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- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
Abstract
【課題】暖房負荷に対して、コージェネレーション装置から供給される熱に加えて補助的に熱を供給する場合におけるエネルギー利用効率の高いコージェネレーション・システムを提供する。
【解決手段】ＦＣ２と、暖房負荷の熱媒体が循環する暖房水管８と、暖房水管８に対してＦＣ２が出力する排熱の一部を供給する暖房熱交換器７と、ＦＣ２が出力する排熱を温水として蓄熱する貯湯槽４と、貯湯槽４に接続されており、貯湯槽４に貯湯された温水を給湯負荷に送水するための給湯水管１３と、暖房水管８及び給湯水管１３に対して補助的に熱供給を行う補助熱源装置１０とを備え、補助熱源装置１０には、同一の燃焼装置１０ａより給湯水管１３及び暖房水管８の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器を使用する。これにより、給湯水管１３及び暖房水管８の双方に直接補助熱を供給でき、熱効率が向上する。
【選択図】 図１
【解決手段】ＦＣ２と、暖房負荷の熱媒体が循環する暖房水管８と、暖房水管８に対してＦＣ２が出力する排熱の一部を供給する暖房熱交換器７と、ＦＣ２が出力する排熱を温水として蓄熱する貯湯槽４と、貯湯槽４に接続されており、貯湯槽４に貯湯された温水を給湯負荷に送水するための給湯水管１３と、暖房水管８及び給湯水管１３に対して補助的に熱供給を行う補助熱源装置１０とを備え、補助熱源装置１０には、同一の燃焼装置１０ａより給湯水管１３及び暖房水管８の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器を使用する。これにより、給湯水管１３及び暖房水管８の双方に直接補助熱を供給でき、熱効率が向上する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コージェネレーション装置により、電力負荷、暖房負荷、及び給湯負荷に対して電力と熱を供給するコージェネレーション・システムに関し、特に、補助熱源におけるエネルギー利用効率の高いコージェネレーション・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコージェネレーション・システムとしては、例えば、特許文献１記載のものが知られている。
【０００３】
図２は従来のコージェネレーション・システムの構成図である（特許文献１，図１参照）。従来のコージェネレーション・システム１００は、コージェネレーション装置であるガスエンジン発電機１０１を備えている。ガスエンジン発電機１０１は、電力を出力すると共に、発電時に発生する排熱を出力する。この、排熱は、排熱水管１０２内を排熱ポンプ１０３により循環される排熱循環水によりガスエンジン発電機１０１から取り出される。
【０００４】
排熱水管１０２には、暖房熱交換器１０４及び蓄熱熱交換器１０５が備えられている。暖房熱交換器１０４は、暖房負荷に接続された暖房水管１０６を循環する暖房循環水と排熱循環水との間で熱交換を行い、排熱循環水から暖房循環水に熱供給をする。尚、暖房水管１０６にはポンプ１１３が設けられており、このポンプ１１３によって熱媒体は暖房水管１０６内を循環される。一方、蓄熱熱交換器１０５には、貯湯槽１０７の下部と上部とに接続された蓄熱水管１０８が通されている。そして、貯湯槽１０７の下部から供給される貯湯水と排熱循環水との間で熱交換を行い、排熱循環水から貯湯水に熱供給をする。
【０００５】
更に、暖房水管１０６には、暖房熱交換器１０４の下流側に、更に補助熱交換器１１０が備えられている。この補助熱交換器１１０は、補助熱源機１１２に接続された補助熱水管１１１を循環する補助熱循環水と熱媒体との間で熱交換を行い、補助熱循環水から熱媒体に熱を供給する。補助熱水管１１１には、ポンプ１１４が設けられており、このポンプ１１４によって、補助熱水管１１１内を補助熱循環水が循環する。補助熱水管１１１と蓄熱水管１０８とは、ポンプ１１４の部分が共通とされている。貯湯槽１０７に貯湯された温水は、貯湯槽１０７の上部に接続された蓄熱水管１０８から補助熱水管１１１、補助熱源機１１２、補助熱水管１１１、給湯水管１１５を通って、給湯負荷に送られる。これにより、給湯負荷には貯湯槽１０７に貯湯された温水が供給される。
【０００６】
以上のように構成された従来のコージェネレーション・システムにおいて、暖房負荷に対して熱を供給する場合、ポンプ１０３を起動して排熱水管１０２に排熱循環水を循環させるとともに、ポンプ１１３を起動して、暖房水管１０６に熱媒体を循環させる。これにより、ガスエンジン発電機１０１から出力される排熱は、暖房熱交換器１０４を介して熱媒体に供給され、熱媒体を介して暖房負荷に供給される。
【０００７】
このとき、熱媒体に供給された熱量が、暖房負荷から要求された熱量よりも少ない場合には、補助熱源器１１２により熱媒体への熱供給が行われる。この場合、ポンプ１１４を起動して、補助熱水管１１１に補助熱循環水を循環させ、補助熱源器１１２により補助熱循環水に熱を供給する。補助熱循環水は、補助熱交換器１１０において、熱媒体に熱を供給し、不足分の熱量が熱媒体に追加供給される。このようにして、暖房需要に合った熱量の供給を行うことができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００３−２１３９２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコージェネレーション・システムにおいては、熱媒体に供給された熱量が、暖房負荷から要求された熱量よりも少ない場合に熱媒体に熱を追加供給する際、補助熱源器１１２から供給される熱が、一旦、補助熱循環水に供給された後に、補助熱交換器１１０を介して熱媒体に供給される。そのため、熱損失が大きく、補助熱供給時のエネルギー効率が低い。また、補助熱循環水を補助熱水管１１１に循環させるために、熱媒体を循環させる為のポンプ１１３とは別に、別途、ポンプ１１４を動作させる必要がある。そのため、消費電力が大きくなり、コージェネレーション・システム全体のエネルギー効率を低下させる原因となる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、暖房負荷に対して、コージェネレーション装置から供給される熱に加えて補助的に熱を供給する場合におけるエネルギー利用効率の高いコージェネレーション・システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第１の構成は、発電により電気を出力するとともに発電に伴う排熱を出力するコージェネレーション装置と、暖房負荷に熱を供給するための熱媒体が循環する暖房水管と、前記暖房水管内の熱媒体に対して前記コージェネレーション装置が出力する排熱の一部を供給する暖房熱交換器と、前記コージェネレーション装置が出力する排熱を温水として蓄熱する貯湯槽と、前記貯湯槽に接続されており、前記貯湯槽に貯湯された温水を給湯負荷に送水するための給湯水管と、前記暖房水管及び前記給湯水管に対して補助的に熱供給を行う補助熱源装置と、を備えたコージェネレーション・システムであって、前記補助熱源装置は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器であることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、補助熱源装置は暖房水管に直接熱を供給するため、熱損失が少ない。また、暖房水管に暖房用の熱媒体を循環するポンプが１つあればよいため、従来に比べてポンプの消費電力も少なくすることができる。従って、従来よりもコージェネレーション・システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１３】
また、従来のコージェネレーション・システムに比べて配管が少なくなり、ポンプ数も少ないため、部品点数が少なく、機器構成を簡単化できる。従って、メンテナンスが容易であり、従来よりも低廉な価格でコージェネレーション・システムを製造することが可能となる。
【００１４】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第２の構成は、前記第１の構成において、前記補助熱源装置と並列に、前記補助熱源装置を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、循環用ポンプを起動して給湯水管の下流側から上流側に送水することにより、給湯水管の補助熱源装置上流側から補助熱源装置を通って下流側に流れた給湯用の水の一部又は全部は、循環水管を通って、給湯水管の補助熱源装置上流側に戻される。従って、補助熱源装置内の給湯水管と循環水管との間で循環する水流ができる。
【００１６】
従って、補助熱源装置内の給湯水管の流量が大きくなるため、補助熱源装置内の給湯水管で熱せられた水は、沸点に近づく前に循環水管に送られ、循環水管系を加熱することで熱が消費される。従って、見かけ上は補助熱源装置内の給湯水管の熱容量が大きくなり、給湯水管内の水が沸騰することが防止される。
【００１７】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第３の構成は、前記第２の構成において、前記補助熱源装置内の給湯水管の水温を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が検出する水温が所定の温度以上となった場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構成により、補助熱源装置内の給湯水管の水温が所定の温度以上の場合に、循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００１９】
すなわち、暖房負荷の設定温度が高いと、燃焼装置による加熱量が大きく、給湯水管内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管内の水温が沸騰すると、種々の不都合が生じることから、給湯水管内の水温が沸点近くまで上昇すると、燃焼装置を停止する必要がある。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があり、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２０】
しかし、前記循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置内の給湯水管の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、補助熱源装置内の給湯水管の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２１】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第４の構成は、前記第２の構成において、前記給湯水管を流れる水量を検出する水量検出手段と、前記水量検出手段が検出する水量が零又は所定の水量以下の場合であって、前記燃焼装置が起動された場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この構成により、給湯水管を流れる水量が零又は所定の水量以下の場合に、循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００２３】
すなわち、給湯水管内を水が流れていない場合又は流れていても流量が少ない場合には、暖房負荷への熱供給のために、燃焼装置により補助熱源装置を加熱すると、給湯水管内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管内の水が沸騰すると、種々の不都合が生じることから、給湯水管内の水温が沸点近くまで上昇すると、燃焼装置を停止する必要がある。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があり、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２４】
しかし、前記循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置内の給湯水管の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、補助熱源装置内の給湯水管の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２５】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第５の構成は、前記第２の構成において、前記給湯水管内の水に供給する給湯供給熱量を設定する給湯供給熱量設定手段と、前記給湯供給熱量が前記燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合には前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２６】
この構成により、給湯供給熱量が燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合に、循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００２７】
すなわち、給湯供給熱量が燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合、燃焼装置は間歇運転を行う。しかし、循環ポンプによる水の循環を行わない場合は、給湯の必要供給熱量が小さいので、燃焼装置により給湯水管を加熱すれば、給湯水管内の水温はすぐに給湯の設定水温に達する。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があるため、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２８】
しかし、前記循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置内の給湯水管の水の温度は上がり難く、かつ下がり難くなる。そのため、燃焼装置の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態に係るコージェネレーション・システムの構成を表す図である。本実施形態に係るコージェネレーション・システム１は、コージェネレーション装置である燃料電池（以下、「ＦＣ」という。）２を有している。ＦＣ２は、発電を行い電力を出力すると共に発電に伴って発生する排熱を出力する。
【００３０】
ＦＣ２から出力される排熱は、排熱循環水に熱供給され、この排熱循環水は下流側排熱水管３を通して成層式貯湯槽４の上部に供給される。また、成層式貯湯槽４の下部から取り出される排熱循環水は、上流側排熱水管５を通してＦＣ２に送水される。上流側排熱水管５にはポンプ６が設けられている。このポンプ６によって、排熱循環水が上流側排熱水管５、ＦＣ２、下流側排熱水管３、成層式貯湯槽４の間で循環される。
【００３１】
下流側排熱水管３には暖房熱交換器７が設けられている。また、暖房熱交換器７には、暖房負荷に熱を供給するための熱媒体が循環する暖房水管８が通されている。暖房熱交換器７では、下流側排熱水管３と暖房水管８との間で熱交換を行い、排熱循環水から熱媒体に熱の供給を行う。暖房水管８には、ポンプ９が設けられており、ポンプ９により暖房水管８内に熱媒体が循環される。
【００３２】
また、暖房水管８には補助熱源装置１０及び暖房シスターン１１が設けられている。暖房シスターン１１は、大気に開放されたタンクであり、暖房用の循環水の水量を検出する水位センサ１１ａが設けられている。
【００３３】
成層式貯湯槽４の底部には、成層式貯湯槽４に水を供給する給水管１２が接続されている。また、成層式貯湯槽４の上部には、給湯負荷に温水を供給するための給湯水管１３が接続されている。給湯水管１３には、上流側から、補助熱源装置１０、混合比例弁１４が接続されている。ここで、補助熱源装置１０は、同一の燃焼装置１０ａにより給湯水管１３及び暖房水管８の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器により構成されている。混合比例弁１４には、給水管１２が接続されている。この混合比例弁１４は、給湯水管１３に供給された温水と給水された水とを混合する。
【００３４】
給湯水管１３には、補助熱源装置１０と並列に、補助熱源装置１０の上流側と下流側とに接続された循環水管１５が接続されている。循環水管１５には、給湯水管１３の補助熱源装置１０上流側から下流側に送水する循環用ポンプ１６と、電磁開閉弁１７とが接続されている。電磁開閉弁１７は、循環用ポンプ１６が停止している時に、循環水管１５を水が流れないように閉止するためのものである。
【００３５】
補助熱源装置１０を通過した給湯水は、給湯水管１３に設けられた温度センサ１８により検出される。また、補助熱源装置１０に供給される給湯水の水量は、水量センサ１９により検出される。
【００３６】
また、本実施形態に係るコージェネレーション・システム１は、循環ポンプ制御手段２１、給湯熱量設定手段２２、暖房熱量設定手段２３、及び燃焼制御手段２４を備えている。循環ポンプ制御手段２１は、循環ポンプ１６及び電磁開閉弁１７の制御を行う。給湯熱量設定手段２２は、ユーザにより設定される給湯設定温度Ｔａ０と、成層式貯湯槽４に設けられた温度センサ（図示せず）が検出する水温Ｔａ１、及び水量センサ１９が検出する給湯水量Ｆａ１とから、補助熱源装置１０で給湯水に供給する必要のある熱量を算出する。また、暖房熱量設定手段２３は、補助熱源装置１０で暖房用循環水に供給する必要のある熱量を算出する。燃焼制御手段２４は、給湯熱量設定手段２２又は暖房熱量設定手段２３が設定する熱量に基づいて、燃焼装置１０ａの運転制御を行う。
【００３７】
以上のように構成された本実施形態に係るコージェネレーション・システムにおいて、以下その動作を説明する。
【００３８】
まず、ＦＣ２が出力する熱量は、排熱循環水に取り出され、一部は暖房熱交換器７により熱媒体に供給され、その他は成層式貯湯槽４に蓄熱される。給湯を行う場合、給水管１２から成層式貯湯槽４の底部に給水しながら、成層式貯湯槽４の上部から給湯水管により給湯水を取り出し、給湯負荷へ給湯水を供給する。
【００３９】
ここで、給湯負荷から要求される熱量が、成層式貯湯槽４から供給される給湯水の有する熱量よりも大きい場合、燃焼装置１０ａを点火して補助熱源装置１０により給湯水に熱を直接追加供給する。
【００４０】
一方、暖房を行う場合、ポンプ９を起動させ、暖房用の熱媒体を暖房水管に循環する。この熱媒体は、暖房熱交換器７によりＦＣ２の排熱の一部を受け取り、暖房負荷に供給する。
【００４１】
ここで、暖房負荷から要求される熱量が、暖房熱交換器７から供給される熱量よりも大きい場合、燃焼装置１０ａを点火して補助熱源装置１０により熱媒体に熱を直接追加供給する。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、補助熱源装置１０に１缶２水式の熱交換器を使用することにより、１つの熱交換器で給湯水と暖房用の熱媒体の両方に補助熱を直接供給することができる。従って、従来に比べて補助熱供給時の熱効率が向上し、エネルギー利用効率が高くなる。
【００４３】
また、暖房用の熱媒体に補助熱を供給する場合でも、ポンプ９のみを動作させればよいので、従来に比べてポンプで消費される消費電力を低く抑えることが可能となる。
【００４４】
次に、循環ポンプ制御手段２１の制御動作について説明する。
（１）暖房のみが行われているか、又は暖房と給湯の両方が行われている場合この場合、循環ポンプ制御手段２１は、温度センサ１８が検出する水温が所定の閾値温度Ｔｈ未満の場合には、循環ポンプ１６を停止させ、電磁開閉弁１７を閉止状態とする。これにより、循環水管１５には循環水は流れない。ここで、閾値温度Ｔｈは、補助熱源装置１０内の給湯水管１３を流れる給湯水が沸騰しない程度の温度であればよく、通常は８０℃程度に設定される。
【００４５】
一方、温度センサ１８が検出する水温が所定の閾値温度Ｔｈ以上となった場合に、循環ポンプ制御手段２１は電磁開閉弁１７を開弁し循環ポンプ１６を起動する。これにより、補助熱源装置１０内の給湯水管１３を流れる給湯水の流量が増し、給湯水の一部は循環水管１５を通って循環する。そして、補助熱源装置１０において給湯水に供給された熱量の一部は、循環水管１５の系統を加熱することに費やされ、又は循環水管１５において放熱により失われる。これにより、見かけ上、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水の温度は上がり難くなる。そのため、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置１０ａが頻繁に発停することが防止される。
【００４６】
一方、循環ポンプ制御手段２１は、水量センサ１９が検出する水量が零又は所定の水量Ｆｔｈ以下の場合であって、燃焼装置１０ａが起動された場合にも、電磁開閉弁１７を開弁し、循環ポンプ１６を起動する。すなわち、給湯水管１３を給湯水が流れていない場合、又は給湯水管１３を流れる水量が僅かの場合に、循環ポンプ１６を起動して、循環水管１５を通して給湯水を循環させる。
【００４７】
給湯水管１３内を水が流れていない場合又は流れていても流量が少ない場合には、燃焼装置１０ａにより補助熱源装置１０を加熱すると、給湯水管１３内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管１３内の水温が沸騰すると、突沸等の不都合が生じることから、給湯水管１３内の水温が沸点近くまで上昇したことが温度センサ１８により検出されると、燃焼装置制御手段２５は燃焼装置１０ａを停止する。そのため、循環水管１５に給湯水を循環させなければ、たびたび燃焼装置１０ａを停止させる必要が生じ、燃焼装置１０ａの発停回数が多くなる。
【００４８】
しかし、循環ポンプ１６により補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水を循環水管１５との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管１５において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置５が頻繁に発停することを防止できる。
【００４９】
（２）給湯のみが行われている場合
この場合、給湯熱量設定手段２３が出力する給湯供給熱量Ｑｓが燃焼装置の最低出力熱量Ｑｍｉｎよりも大きい場合には、循環ポンプ制御手段２１は、循環ポンプ１６を停止させ、電磁開閉弁１７を閉止状態とする。これにより、循環水管１５には循環水は流れない。この場合、燃焼装置１０ａは連続運転がされる。そして、給湯水管１３内の給湯水の温度は、燃焼装置制御手段２５が燃焼装置１０ａの出力熱量を連続的に制御することによって設定温度となるように制御される。
【００５０】
一方、給湯供給熱量Ｑｓが燃焼装置１０ａの最低出力熱量Ｑｍｉｎよりも小さい場合には、燃焼装置制御手段２５は燃焼装置１０ａを間歇運転することによって、給湯水管１３内の給湯水の温度が設定温度となるように制御される。このとき、循環ポンプ制御手段２１は、電磁開閉弁１７を開弁し、循環ポンプ１６を起動する。
【００５１】
循環ポンプ１６により補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水を循環水管１５との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水の温度は上がり難く、かつ下がり難くなる。従って、燃焼装置１０ａの運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置１０ａが頻繁に発停することを防止できる。
【００５２】
このように、燃焼装置１０ａの発停間隔を長くすることによって、燃焼装置１０ａの燃焼効率も改善することができる。また、頻繁な発停により燃焼装置１０ａの耐久性が低下することも防止できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、補助熱源装置により暖房水管に直接熱を供給することで、補助熱源装置における熱効率を向上させることができる。また、暖房水管に暖房用の熱媒体を循環するポンプが１つでよく、従来に比べてポンプの消費電力も少なくすることができる。従って、従来よりもエネルギー利用効率の高いコージェネレーション・システムを提供することが可能となる。
【００５４】
また、本発明によれば、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管と循環水管との間で水を循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量を大きくして、給湯水管内の水が沸騰するのを防止することが可能となる。
【００５５】
更に、補助熱源装置内の給湯水管の水温が所定の温度以上の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって補助熱源装置や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【００５６】
更に、給湯水管を流れる水量が零又は所定の水量以下の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって補助熱源装置や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【００５７】
更に、給湯水温設定手段により設定された給湯水温が所定の温度以下の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって熱交換器や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るコージェネレーション・システムの構成を表す図である。
【図２】従来のコージェネレーション・システムの構成図である。
【符号の説明】
１ コージェネレーション・システム
２ 燃料電池（ＦＣ）
３ 下流側排熱水管
４ 成層式貯湯槽
５ 上流側排熱水管
６ ポンプ
７ 暖房熱交換器
８ 暖房水管
９ ポンプ
１０ 補助熱源装置
１０ａ 燃焼装置
１１ 暖房シスターン
１１ａ 水位センサ
１２ 給水管
１３ 給湯水管
１４ 混合比例弁
１５ 循環水管
１６ 循環用ポンプ
１７ 電磁開閉弁
１８ 温度センサ
１９ 水量センサ
２１ 循環ポンプ制御手段
２２ 給湯熱量設定手段
２３ 暖房熱量設定手段
２４ 燃焼制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、コージェネレーション装置により、電力負荷、暖房負荷、及び給湯負荷に対して電力と熱を供給するコージェネレーション・システムに関し、特に、補助熱源におけるエネルギー利用効率の高いコージェネレーション・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコージェネレーション・システムとしては、例えば、特許文献１記載のものが知られている。
【０００３】
図２は従来のコージェネレーション・システムの構成図である（特許文献１，図１参照）。従来のコージェネレーション・システム１００は、コージェネレーション装置であるガスエンジン発電機１０１を備えている。ガスエンジン発電機１０１は、電力を出力すると共に、発電時に発生する排熱を出力する。この、排熱は、排熱水管１０２内を排熱ポンプ１０３により循環される排熱循環水によりガスエンジン発電機１０１から取り出される。
【０００４】
排熱水管１０２には、暖房熱交換器１０４及び蓄熱熱交換器１０５が備えられている。暖房熱交換器１０４は、暖房負荷に接続された暖房水管１０６を循環する暖房循環水と排熱循環水との間で熱交換を行い、排熱循環水から暖房循環水に熱供給をする。尚、暖房水管１０６にはポンプ１１３が設けられており、このポンプ１１３によって熱媒体は暖房水管１０６内を循環される。一方、蓄熱熱交換器１０５には、貯湯槽１０７の下部と上部とに接続された蓄熱水管１０８が通されている。そして、貯湯槽１０７の下部から供給される貯湯水と排熱循環水との間で熱交換を行い、排熱循環水から貯湯水に熱供給をする。
【０００５】
更に、暖房水管１０６には、暖房熱交換器１０４の下流側に、更に補助熱交換器１１０が備えられている。この補助熱交換器１１０は、補助熱源機１１２に接続された補助熱水管１１１を循環する補助熱循環水と熱媒体との間で熱交換を行い、補助熱循環水から熱媒体に熱を供給する。補助熱水管１１１には、ポンプ１１４が設けられており、このポンプ１１４によって、補助熱水管１１１内を補助熱循環水が循環する。補助熱水管１１１と蓄熱水管１０８とは、ポンプ１１４の部分が共通とされている。貯湯槽１０７に貯湯された温水は、貯湯槽１０７の上部に接続された蓄熱水管１０８から補助熱水管１１１、補助熱源機１１２、補助熱水管１１１、給湯水管１１５を通って、給湯負荷に送られる。これにより、給湯負荷には貯湯槽１０７に貯湯された温水が供給される。
【０００６】
以上のように構成された従来のコージェネレーション・システムにおいて、暖房負荷に対して熱を供給する場合、ポンプ１０３を起動して排熱水管１０２に排熱循環水を循環させるとともに、ポンプ１１３を起動して、暖房水管１０６に熱媒体を循環させる。これにより、ガスエンジン発電機１０１から出力される排熱は、暖房熱交換器１０４を介して熱媒体に供給され、熱媒体を介して暖房負荷に供給される。
【０００７】
このとき、熱媒体に供給された熱量が、暖房負荷から要求された熱量よりも少ない場合には、補助熱源器１１２により熱媒体への熱供給が行われる。この場合、ポンプ１１４を起動して、補助熱水管１１１に補助熱循環水を循環させ、補助熱源器１１２により補助熱循環水に熱を供給する。補助熱循環水は、補助熱交換器１１０において、熱媒体に熱を供給し、不足分の熱量が熱媒体に追加供給される。このようにして、暖房需要に合った熱量の供給を行うことができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００３−２１３９２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコージェネレーション・システムにおいては、熱媒体に供給された熱量が、暖房負荷から要求された熱量よりも少ない場合に熱媒体に熱を追加供給する際、補助熱源器１１２から供給される熱が、一旦、補助熱循環水に供給された後に、補助熱交換器１１０を介して熱媒体に供給される。そのため、熱損失が大きく、補助熱供給時のエネルギー効率が低い。また、補助熱循環水を補助熱水管１１１に循環させるために、熱媒体を循環させる為のポンプ１１３とは別に、別途、ポンプ１１４を動作させる必要がある。そのため、消費電力が大きくなり、コージェネレーション・システム全体のエネルギー効率を低下させる原因となる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、暖房負荷に対して、コージェネレーション装置から供給される熱に加えて補助的に熱を供給する場合におけるエネルギー利用効率の高いコージェネレーション・システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第１の構成は、発電により電気を出力するとともに発電に伴う排熱を出力するコージェネレーション装置と、暖房負荷に熱を供給するための熱媒体が循環する暖房水管と、前記暖房水管内の熱媒体に対して前記コージェネレーション装置が出力する排熱の一部を供給する暖房熱交換器と、前記コージェネレーション装置が出力する排熱を温水として蓄熱する貯湯槽と、前記貯湯槽に接続されており、前記貯湯槽に貯湯された温水を給湯負荷に送水するための給湯水管と、前記暖房水管及び前記給湯水管に対して補助的に熱供給を行う補助熱源装置と、を備えたコージェネレーション・システムであって、前記補助熱源装置は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器であることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、補助熱源装置は暖房水管に直接熱を供給するため、熱損失が少ない。また、暖房水管に暖房用の熱媒体を循環するポンプが１つあればよいため、従来に比べてポンプの消費電力も少なくすることができる。従って、従来よりもコージェネレーション・システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１３】
また、従来のコージェネレーション・システムに比べて配管が少なくなり、ポンプ数も少ないため、部品点数が少なく、機器構成を簡単化できる。従って、メンテナンスが容易であり、従来よりも低廉な価格でコージェネレーション・システムを製造することが可能となる。
【００１４】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第２の構成は、前記第１の構成において、前記補助熱源装置と並列に、前記補助熱源装置を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、循環用ポンプを起動して給湯水管の下流側から上流側に送水することにより、給湯水管の補助熱源装置上流側から補助熱源装置を通って下流側に流れた給湯用の水の一部又は全部は、循環水管を通って、給湯水管の補助熱源装置上流側に戻される。従って、補助熱源装置内の給湯水管と循環水管との間で循環する水流ができる。
【００１６】
従って、補助熱源装置内の給湯水管の流量が大きくなるため、補助熱源装置内の給湯水管で熱せられた水は、沸点に近づく前に循環水管に送られ、循環水管系を加熱することで熱が消費される。従って、見かけ上は補助熱源装置内の給湯水管の熱容量が大きくなり、給湯水管内の水が沸騰することが防止される。
【００１７】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第３の構成は、前記第２の構成において、前記補助熱源装置内の給湯水管の水温を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が検出する水温が所定の温度以上となった場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構成により、補助熱源装置内の給湯水管の水温が所定の温度以上の場合に、循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００１９】
すなわち、暖房負荷の設定温度が高いと、燃焼装置による加熱量が大きく、給湯水管内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管内の水温が沸騰すると、種々の不都合が生じることから、給湯水管内の水温が沸点近くまで上昇すると、燃焼装置を停止する必要がある。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があり、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２０】
しかし、前記循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置内の給湯水管の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、補助熱源装置内の給湯水管の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２１】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第４の構成は、前記第２の構成において、前記給湯水管を流れる水量を検出する水量検出手段と、前記水量検出手段が検出する水量が零又は所定の水量以下の場合であって、前記燃焼装置が起動された場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この構成により、給湯水管を流れる水量が零又は所定の水量以下の場合に、循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００２３】
すなわち、給湯水管内を水が流れていない場合又は流れていても流量が少ない場合には、暖房負荷への熱供給のために、燃焼装置により補助熱源装置を加熱すると、給湯水管内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管内の水が沸騰すると、種々の不都合が生じることから、給湯水管内の水温が沸点近くまで上昇すると、燃焼装置を停止する必要がある。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があり、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２４】
しかし、前記循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置内の給湯水管の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、補助熱源装置内の給湯水管の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２５】
本発明に係るコージェネレーション・システムの第５の構成は、前記第２の構成において、前記給湯水管内の水に供給する給湯供給熱量を設定する給湯供給熱量設定手段と、前記給湯供給熱量が前記燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合には前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２６】
この構成により、給湯供給熱量が燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合に、循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００２７】
すなわち、給湯供給熱量が燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合、燃焼装置は間歇運転を行う。しかし、循環ポンプによる水の循環を行わない場合は、給湯の必要供給熱量が小さいので、燃焼装置により給湯水管を加熱すれば、給湯水管内の水温はすぐに給湯の設定水温に達する。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があるため、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２８】
しかし、前記循環ポンプにより補助熱源装置内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置内の給湯水管の水の温度は上がり難く、かつ下がり難くなる。そのため、燃焼装置の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態に係るコージェネレーション・システムの構成を表す図である。本実施形態に係るコージェネレーション・システム１は、コージェネレーション装置である燃料電池（以下、「ＦＣ」という。）２を有している。ＦＣ２は、発電を行い電力を出力すると共に発電に伴って発生する排熱を出力する。
【００３０】
ＦＣ２から出力される排熱は、排熱循環水に熱供給され、この排熱循環水は下流側排熱水管３を通して成層式貯湯槽４の上部に供給される。また、成層式貯湯槽４の下部から取り出される排熱循環水は、上流側排熱水管５を通してＦＣ２に送水される。上流側排熱水管５にはポンプ６が設けられている。このポンプ６によって、排熱循環水が上流側排熱水管５、ＦＣ２、下流側排熱水管３、成層式貯湯槽４の間で循環される。
【００３１】
下流側排熱水管３には暖房熱交換器７が設けられている。また、暖房熱交換器７には、暖房負荷に熱を供給するための熱媒体が循環する暖房水管８が通されている。暖房熱交換器７では、下流側排熱水管３と暖房水管８との間で熱交換を行い、排熱循環水から熱媒体に熱の供給を行う。暖房水管８には、ポンプ９が設けられており、ポンプ９により暖房水管８内に熱媒体が循環される。
【００３２】
また、暖房水管８には補助熱源装置１０及び暖房シスターン１１が設けられている。暖房シスターン１１は、大気に開放されたタンクであり、暖房用の循環水の水量を検出する水位センサ１１ａが設けられている。
【００３３】
成層式貯湯槽４の底部には、成層式貯湯槽４に水を供給する給水管１２が接続されている。また、成層式貯湯槽４の上部には、給湯負荷に温水を供給するための給湯水管１３が接続されている。給湯水管１３には、上流側から、補助熱源装置１０、混合比例弁１４が接続されている。ここで、補助熱源装置１０は、同一の燃焼装置１０ａにより給湯水管１３及び暖房水管８の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器により構成されている。混合比例弁１４には、給水管１２が接続されている。この混合比例弁１４は、給湯水管１３に供給された温水と給水された水とを混合する。
【００３４】
給湯水管１３には、補助熱源装置１０と並列に、補助熱源装置１０の上流側と下流側とに接続された循環水管１５が接続されている。循環水管１５には、給湯水管１３の補助熱源装置１０上流側から下流側に送水する循環用ポンプ１６と、電磁開閉弁１７とが接続されている。電磁開閉弁１７は、循環用ポンプ１６が停止している時に、循環水管１５を水が流れないように閉止するためのものである。
【００３５】
補助熱源装置１０を通過した給湯水は、給湯水管１３に設けられた温度センサ１８により検出される。また、補助熱源装置１０に供給される給湯水の水量は、水量センサ１９により検出される。
【００３６】
また、本実施形態に係るコージェネレーション・システム１は、循環ポンプ制御手段２１、給湯熱量設定手段２２、暖房熱量設定手段２３、及び燃焼制御手段２４を備えている。循環ポンプ制御手段２１は、循環ポンプ１６及び電磁開閉弁１７の制御を行う。給湯熱量設定手段２２は、ユーザにより設定される給湯設定温度Ｔａ０と、成層式貯湯槽４に設けられた温度センサ（図示せず）が検出する水温Ｔａ１、及び水量センサ１９が検出する給湯水量Ｆａ１とから、補助熱源装置１０で給湯水に供給する必要のある熱量を算出する。また、暖房熱量設定手段２３は、補助熱源装置１０で暖房用循環水に供給する必要のある熱量を算出する。燃焼制御手段２４は、給湯熱量設定手段２２又は暖房熱量設定手段２３が設定する熱量に基づいて、燃焼装置１０ａの運転制御を行う。
【００３７】
以上のように構成された本実施形態に係るコージェネレーション・システムにおいて、以下その動作を説明する。
【００３８】
まず、ＦＣ２が出力する熱量は、排熱循環水に取り出され、一部は暖房熱交換器７により熱媒体に供給され、その他は成層式貯湯槽４に蓄熱される。給湯を行う場合、給水管１２から成層式貯湯槽４の底部に給水しながら、成層式貯湯槽４の上部から給湯水管により給湯水を取り出し、給湯負荷へ給湯水を供給する。
【００３９】
ここで、給湯負荷から要求される熱量が、成層式貯湯槽４から供給される給湯水の有する熱量よりも大きい場合、燃焼装置１０ａを点火して補助熱源装置１０により給湯水に熱を直接追加供給する。
【００４０】
一方、暖房を行う場合、ポンプ９を起動させ、暖房用の熱媒体を暖房水管に循環する。この熱媒体は、暖房熱交換器７によりＦＣ２の排熱の一部を受け取り、暖房負荷に供給する。
【００４１】
ここで、暖房負荷から要求される熱量が、暖房熱交換器７から供給される熱量よりも大きい場合、燃焼装置１０ａを点火して補助熱源装置１０により熱媒体に熱を直接追加供給する。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、補助熱源装置１０に１缶２水式の熱交換器を使用することにより、１つの熱交換器で給湯水と暖房用の熱媒体の両方に補助熱を直接供給することができる。従って、従来に比べて補助熱供給時の熱効率が向上し、エネルギー利用効率が高くなる。
【００４３】
また、暖房用の熱媒体に補助熱を供給する場合でも、ポンプ９のみを動作させればよいので、従来に比べてポンプで消費される消費電力を低く抑えることが可能となる。
【００４４】
次に、循環ポンプ制御手段２１の制御動作について説明する。
（１）暖房のみが行われているか、又は暖房と給湯の両方が行われている場合この場合、循環ポンプ制御手段２１は、温度センサ１８が検出する水温が所定の閾値温度Ｔｈ未満の場合には、循環ポンプ１６を停止させ、電磁開閉弁１７を閉止状態とする。これにより、循環水管１５には循環水は流れない。ここで、閾値温度Ｔｈは、補助熱源装置１０内の給湯水管１３を流れる給湯水が沸騰しない程度の温度であればよく、通常は８０℃程度に設定される。
【００４５】
一方、温度センサ１８が検出する水温が所定の閾値温度Ｔｈ以上となった場合に、循環ポンプ制御手段２１は電磁開閉弁１７を開弁し循環ポンプ１６を起動する。これにより、補助熱源装置１０内の給湯水管１３を流れる給湯水の流量が増し、給湯水の一部は循環水管１５を通って循環する。そして、補助熱源装置１０において給湯水に供給された熱量の一部は、循環水管１５の系統を加熱することに費やされ、又は循環水管１５において放熱により失われる。これにより、見かけ上、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水の温度は上がり難くなる。そのため、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置１０ａが頻繁に発停することが防止される。
【００４６】
一方、循環ポンプ制御手段２１は、水量センサ１９が検出する水量が零又は所定の水量Ｆｔｈ以下の場合であって、燃焼装置１０ａが起動された場合にも、電磁開閉弁１７を開弁し、循環ポンプ１６を起動する。すなわち、給湯水管１３を給湯水が流れていない場合、又は給湯水管１３を流れる水量が僅かの場合に、循環ポンプ１６を起動して、循環水管１５を通して給湯水を循環させる。
【００４７】
給湯水管１３内を水が流れていない場合又は流れていても流量が少ない場合には、燃焼装置１０ａにより補助熱源装置１０を加熱すると、給湯水管１３内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管１３内の水温が沸騰すると、突沸等の不都合が生じることから、給湯水管１３内の水温が沸点近くまで上昇したことが温度センサ１８により検出されると、燃焼装置制御手段２５は燃焼装置１０ａを停止する。そのため、循環水管１５に給湯水を循環させなければ、たびたび燃焼装置１０ａを停止させる必要が生じ、燃焼装置１０ａの発停回数が多くなる。
【００４８】
しかし、循環ポンプ１６により補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水を循環水管１５との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管１５において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置５が頻繁に発停することを防止できる。
【００４９】
（２）給湯のみが行われている場合
この場合、給湯熱量設定手段２３が出力する給湯供給熱量Ｑｓが燃焼装置の最低出力熱量Ｑｍｉｎよりも大きい場合には、循環ポンプ制御手段２１は、循環ポンプ１６を停止させ、電磁開閉弁１７を閉止状態とする。これにより、循環水管１５には循環水は流れない。この場合、燃焼装置１０ａは連続運転がされる。そして、給湯水管１３内の給湯水の温度は、燃焼装置制御手段２５が燃焼装置１０ａの出力熱量を連続的に制御することによって設定温度となるように制御される。
【００５０】
一方、給湯供給熱量Ｑｓが燃焼装置１０ａの最低出力熱量Ｑｍｉｎよりも小さい場合には、燃焼装置制御手段２５は燃焼装置１０ａを間歇運転することによって、給湯水管１３内の給湯水の温度が設定温度となるように制御される。このとき、循環ポンプ制御手段２１は、電磁開閉弁１７を開弁し、循環ポンプ１６を起動する。
【００５１】
循環ポンプ１６により補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水を循環水管１５との間で循環させることにより、見かけ上、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の熱容量が大きくなる。従って、補助熱源装置１０内の給湯水管１３の水の温度は上がり難く、かつ下がり難くなる。従って、燃焼装置１０ａの運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置１０ａが頻繁に発停することを防止できる。
【００５２】
このように、燃焼装置１０ａの発停間隔を長くすることによって、燃焼装置１０ａの燃焼効率も改善することができる。また、頻繁な発停により燃焼装置１０ａの耐久性が低下することも防止できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、補助熱源装置により暖房水管に直接熱を供給することで、補助熱源装置における熱効率を向上させることができる。また、暖房水管に暖房用の熱媒体を循環するポンプが１つでよく、従来に比べてポンプの消費電力も少なくすることができる。従って、従来よりもエネルギー利用効率の高いコージェネレーション・システムを提供することが可能となる。
【００５４】
また、本発明によれば、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管と循環水管との間で水を循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量を大きくして、給湯水管内の水が沸騰するのを防止することが可能となる。
【００５５】
更に、補助熱源装置内の給湯水管の水温が所定の温度以上の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって補助熱源装置や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【００５６】
更に、給湯水管を流れる水量が零又は所定の水量以下の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって補助熱源装置や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【００５７】
更に、給湯水温設定手段により設定された給湯水温が所定の温度以下の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって熱交換器や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るコージェネレーション・システムの構成を表す図である。
【図２】従来のコージェネレーション・システムの構成図である。
【符号の説明】
１ コージェネレーション・システム
２ 燃料電池（ＦＣ）
３ 下流側排熱水管
４ 成層式貯湯槽
５ 上流側排熱水管
６ ポンプ
７ 暖房熱交換器
８ 暖房水管
９ ポンプ
１０ 補助熱源装置
１０ａ 燃焼装置
１１ 暖房シスターン
１１ａ 水位センサ
１２ 給水管
１３ 給湯水管
１４ 混合比例弁
１５ 循環水管
１６ 循環用ポンプ
１７ 電磁開閉弁
１８ 温度センサ
１９ 水量センサ
２１ 循環ポンプ制御手段
２２ 給湯熱量設定手段
２３ 暖房熱量設定手段
２４ 燃焼制御手段
Claims (5)
- 発電により電気を出力するとともに発電に伴う排熱を出力するコージェネレーション装置と、
暖房負荷に熱を供給するための熱媒体が循環する暖房水管と、
前記暖房水管内の熱媒体に対して前記コージェネレーション装置が出力する排熱の一部を供給する暖房熱交換器と、
前記コージェネレーション装置が出力する排熱を温水として蓄熱する貯湯槽と、
前記貯湯槽に接続されており、前記貯湯槽に貯湯された温水を給湯負荷に送水するための給湯水管と、
前記暖房水管及び前記給湯水管に対して補助的に熱供給を行う補助熱源装置と、
を備えたコージェネレーション・システムであって、
前記補助熱源装置は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器であることを特徴とするコージェネレーション・システム。 - 前記補助熱源装置と並列に、前記補助熱源装置を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、
前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、
を備えていることを特徴とする請求項１記載のコージェネレーション・システム。 - 前記補助熱源装置内の給湯水管の水温を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段が検出する水温が所定の温度以上となった場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載のコージェネレーション・システム。 - 前記給湯水管を流れる水量を検出する水量検出手段と、
前記水量検出手段が検出する水量が零又は所定の水量以下の場合であって、前記燃焼装置が起動された場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載のコージェネレーション・システム。 - 前記給湯水管内の水に供給する給湯供給熱量を設定する給湯供給熱量設定手段と、
前記給湯供給熱量が前記燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合には前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載のコージェネレーション・システム。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100673611B1 (ko) | 2006-02-07 | 2007-01-24 | 주식회사 루텍 | 열병합 열회수시스템 |
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2003
- 2003-06-24 JP JP2003179498A patent/JP2005016787A/ja active Pending
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